Dispositivo para la formación de una bobina toroidal y método para la formación de una bobina toroidal.

Dispositivo para la formación de una bobina toroidal y método para la formación de una bobina toroidal.

El dispositivo comprende una pieza de guiado anular (1) que delimita un espacio central (5) para el alojamiento del núcleo magnético toroidal (4), y que comprende una pluralidad de acanaladuras (2) para la recepción de porciones de un hilo que conforman unas espiras (3) de dicha bobina toroidal al disponerse alrededor del núcleo magnético toroidal (4), estando dichas acanaladuras (2) dispuestas transversalmente, de base a base de la pieza de guiado anular (1), distribuidas por un pared anular interior (1i) separadas entre sí según una ordenación predeterminada.

El método comprende utilizar el dispositivo de la invención para la formación de una bobina toroidal consistente en uno o más bobinados.

Dispositivo para la formación de una bobina toroidal y método para la formación de una bobina toroidal

Sector de la técnica

La presente invención concierne en general, en un primer aspecto, a un dispositivo para la formación de una bobina toroidal, formada por uno o más bobinados, y más en particular a un dispositivo que proporciona un posicionado de las espiras de la bobina toroidal siguiendo una ordenación predeterminada.

Un segundo aspecto de la invención concierne a un método para la formación de una bobina toroidal que comprende utilizar el dispositivo del primer aspecto.

Estado de la técnica anterior

Las bobinas toroidales son utilizadas para diversas aplicaciones, para muchas de las cuales los requerimientos en cuanto a ordenación de espiras no son demasiado exigentes. No obstante, existen algunos campos de aplicación que requieren de bobinas toroidales con una ordenación de espiras, sobre todo en relación a las distancias entre las mismas, muy específica y precisa. Tal es el caso de los cargadores inalámbricos de baterías de diferentes clases de dispositivos o sistemas, tal como teléfonos móviles o incluso vehículos eléctricos, que funcionan mediante el acoplamiento inductivo, en ocasiones resonante, entre las bobinas de un emisor dispuesto en el cargador y de un receptor dispuesto o conectado con el dispositivo o sistema que opera mediante batería. En tal aplicación, cuanto más precisa sea la ordenación de espiras y más similar sea ésta en ambas bobinas y/o los bobinados de cada bobina (si éstas incluyen más de un bobinado), es decir cuanto mayor sea la simetría entre las bobinas y/o los bobinados, mejor será el acoplamiento inductivo obtenido, lo que aumentará el rendimiento del proceso de carga.

En US5274907 se propone un sistema que incluye un dispositivo para la formación de una bobina toroidal que reúne las características del preámbulo de la reivindicación 1 de la presente invención, ya que incluye una pieza de guiado que incluye, en una cara, unas acanaladuras para la recepción de porciones de un hilo que conforman unas espiras de la bobina toroidal al disponerse alrededor de un núcleo magnético toroidal, en este caso para el paso del hilo durante el bobinado. La herramienta descrita en dicha patente se utiliza para el bobinado helicoidal de núcleos toroidales, y se lleva a cabo con alimentación continua del hilo en lugar de hacerse como la mayoría de máquinas de bobinado de toroides donde se carga el contenido del

hilo en una estructura anular con forma de C que luego es cerrada sobre el núcleo, que gira mientras el hilo gira describiendo el bobinado helicoidal sobre el cuerpo del toroide.

La pieza de guiado de US5274907 adopta una forma curva y las acanaladuras estás dispuestas longitudinalmente siguiendo la curvatura de la pieza de guiado, en una cara interior de la misma. Para realizar el bobinado del núcleo, la pieza de guiado se fija a un soporte, se dispone con las acanaladuras enfrentadas, transversalmente, al núcleo y se hace girar a éste mientras se va introduciendo el hilo por las acanaladuras de la pieza, de manera que el hilo se arrolla helicoidalmente alrededor del núcleo, formando las espiras.

Mediante el uso del dispositivo propuesto en US5274907 no puede garantizarse un espaciado determinado entre espiras, ya que éste dependerá no solamente de la distancia entre acanaladuras sino también de otros factores, tal como la velocidad de rotación del núcleo y de suministro del hilo, entro otros.

Para las aplicaciones exigentes indicadas anteriormente, que requieren de una ordenación de espiras muy precisa, debido a que ésta no puede garantizarse con los dispositivos del estado de la técnica, deben verificarse un gran número de las bobinas fabricadas, con el fin de garantizar un mínimo nivel de calidad.

Explicación de la invención

Aparece necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que cubra las carencias existentes en relación a los dispositivos para la formación de bobinas toroidales, y que permita obtener unas bobinas toroidales con ordenaciones de espiras muy precisas que ofrezca las suficientes garantías como para prescindir del proceso de verificación de las mismas, o como mínimo para reducirlo a la verificación de solo una pequeña muestra de las bobinas fabricadas.

Con tal fin, al presente invención concierne, en un primer aspecto, un dispositivo para la formación de una bobina toroidal, que comprende una pieza de guiado que incluye unas acanaladuras para la recepción de porciones de un hilo (en general de cobre) que conforman unas espiras de dicha bobina toroidal al disponerse alrededor de un núcleo magnético toroidal, estando dichas acanaladuras definidas en una cara de dicha pieza de guiado a enfrentar a una cara exterior de dicho núcleo magnético toroidal.

A diferencia de los dispositivos conocidos, en particular a diferencia del de US5274907, de manera característica, en el dispositivo del primer aspecto de la invención la pieza de guiado tiene una forma anular con una pared anular interior que delimita un espacio central para el alojamiento del núcleo magnético toroidal, y

comprende una pluralidad de dichas acanaladuras dispuestas transversalmente, de base a base de la pieza de guiado anular, distribuidas por la pared anular interior separadas entre sí según una ordenación predeterminada.

El dispositivo propuesto por el primer aspecto de la invención es apto para la formación de un bobina toroidal con uno o más bobinados.

Para un ejemplo de realización preferido, dicha ordenación predeterminada incluye la disposición de las acanaladuras de manera equidistante, por lo que las acanaladuras de la pluralidad de acanaladuras están separadas entre sí de manera equidistante.

Según otros ejemplos de realización menos preferidos, la ordenación predeterminada incluye distintas distancias de separación entre acanaladuras o grupos de acanaladuras.

En general, la pieza de guiado anular está hecha de un material dieléctrico, como plástico o similar

Preferentemente, las mencionadas acanaladuras discurren en paralelo, las unas con respecto a las otras y con respecto al eje central geométrico de la pieza de guiado anular.

Para un ejemplo de realización, el mencionado espacio central está delimitado por las porciones intersticiales entre acanaladuras de la pared anular interior y tiene un diámetro superior al diámetro exterior del núcleo magnético toroidal.

De acuerdo con un ejemplo de realización, en como mínimo un extremo de parte o todas las porciones intersticiales, el dispositivo comprende unos salientes para soportar al núcleo magnético toroidal por una de sus bases o caras mayores.

Para un ejemplo de realización, la pieza de guiado anular es una única pieza, insertándose el núcleo magnético toroidal en el interior del alojamiento definido por la misma, o viceversa, por una de las embocaduras opuestas de la abertura central de la pieza de guiado anular.

Para un ejemplo de realización alternativo, la pieza de guiado anular comprende dos partes o semi-piezas de guiado anulares acoplables entre sí por dos de sus respectivas bases enfrentadas, o bases de acoplamiento.

De acuerdo con un ejemplo de realización, cada una de dichas semi-piezas de guiado anulares comprende, en un extremo de parte o todas sus respectivas porciones intersticiales una pluralidad de salientes, donde dicho extremo es el que está próximo o en contacto con la base de la semi-pieza de guiado anular opuesta a la base de acoplamiento, para soportar al núcleo magnético toroidal por ambas de sus bases o caras mayores.

De manera alternativa, para otros ejemplos de realización (válidos tanto para el caso de que la pieza de guiado sea una única pieza como para el caso en que está dividida en dos partes), el dispositivo comprende otra clase de configuraciones de soporte y/o sustentación del núcleo magnético, tal como unos elementos deformables elásticamente dispuestos en distintos puntos a lo largo de la pared interior de la pieza de guiado, o constituidos por distintas zonas de la propia pared interior, y que sujetan firmemente al núcleo por su contorno circunferencial exterior. Para tal sujeción por deformación elástica, el diámetro interior definido por el perímetro circular que ocupan tales elementos elásticos es ligeramente inferior al diámetro externo del núcleo magnético toroidal, de manera que deba ejercerse una pequeña presión para insertar al núcleo en el alojamiento de la pieza de guiado anular.

Con el fin de acoplar las dos semi-piezas de guiado anulares, atrapando al núcleo magnético toroidal entre ellas, las mencionadas bases de acoplamiento comprenden...

1.- Dispositivo para la formación de una bobina toroidal, que comprende una pieza de guiado (1) que incluye unas acanaladuras (2) para la recepción de porciones de un hilo que conforman unas espiras (3) de dicha bobina toroidal al disponerse alrededor de un núcleo magnético toroidal (4), estando dichas acanaladuras (2) definidas en una cara de dicha pieza de guiado (1) a enfrentar a una cara exterior de dicho núcleo magnético toroidal (4), caracterizado porque dicha pieza de guiado (1) tiene una forma anular con una pared anular interior (1i) que delimita un espacio central (5) para el alojamiento del núcleo magnético toroidal (4), y porque comprende una pluralidad de dichas acanaladuras (2) dispuestas transversalmente, de base a base de la pieza de guiado anular (1), distribuidas por dicha pared anular interior (1i) separadas entre sí según una ordenación predeterminada.

2.- Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las acanaladuras (2) de dicha pluralidad de acanaladuras (2) están separadas entre sí de manera equidistante.

3.- Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las acanaladuras (2) de dicha pluralidad de acanaladuras (2) están separadas entre sí según distintas distancias de separación entre acanaladuras (2) o grupos de acanaladuras.

4.- Dispositivo según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque dichas acanaladuras (2) discurren en paralelo, las unas con respecto a las otras y con respecto al eje central geométrico de la pieza de guiado anular (1).

5.- Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque dicho espacio central (5) está delimitado por las porciones intersticiales (6) entre acanaladuras (2) de dicha pared anular interior (1i) y tiene un diámetro superior al diámetro exterior del núcleo magnético toroidal (4).

6.- Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende, en al menos un extremo de al menos parte de dichas porciones intersticiales (6) unos salientes (7) para soportar al núcleo magnético toroidal (4) por una de sus bases o caras mayores (4a).

7.- Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque dicha pieza de guiado anular (1) comprende dos partes o semi- piezas de guiado anulares (P1, P2) acoplables entre sí por dos de sus respectivas bases enfrentadas (P1a, P2b), o bases de acoplamiento.

8.- Dispositivo según la reivindicación 7 cuando depende de la 6, caracterizado porque cada una de dichas semi-piezas de guiado anulares (P1, P2) comprende, en un

extremo de al menos parte de sus respectivas porciones intersticiales (6) una pluralidad de dichos salientes (7), donde dicho extremo es el que está próximo o en contacto con la base (P1b, P2a) de la semi-pieza de guiado anular (P1, P2) opuesta a la base de acoplamiento (P1a, P2b), para soportar al núcleo magnético toroidal (4) por ambas de sus bases o caras mayores (4a, 4b).

9.- Dispositivo según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque dichas bases de acoplamiento (P1a, P2b) comprenden unas respectivas configuraciones de acoplamiento complementarias.

10.- Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque dichas configuraciones de acoplamiento complementarias comprenden unos respectivos pines (8a) y orificios (8b) dispuestos en dichas bases de acoplamiento (P1a, P2b) enfrentados entre sí, para acoplarlas mediante la firme introducción de los primeros (8a) en los segundos (8b).

11.- Método para la formación de una bobina toroidal que comprende utilizar el dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores para la formación de una bobina toroidal con uno o más bobinados.

12.- Método según la reivindicación 11, caracterizado porque comprende realizar el bobinado de las espiras (3) alrededor del núcleo magnético toroidal (4), introduciendo al mismo, desnudo, en el alojamiento definido por el espacio central (5) de la pieza de guiado anular (1), y pasando el hilo, alternativamente, por las acanaladuras (2) de la pieza de guiado anular (1) y por la zona central (9) delimitada por la pared interior (4i) del núcleo magnético toroidal (4).

13.- Método según la reivindicación 11, caracterizado porque comprende

ordenar las espiras (3) de un núcleo magnético toroidal (4) ya bobinado, introduciéndolo en el alojamiento definido por el espacio central (5) de la pieza de guiado anular (1) posicionando las espiras (3) en las acanaladuras (2) de la pieza de guiado anular (1), una espira por acanaladura.

14.- Método según la reivindicación 11, 12 ó 13, caracterizado porque

comprende la formación de al menos una pareja de bobinas toroidales con ordenaciones de espiras idénticas, o cuasi-idénticas, configuradas para su uso en sistemas de carga inalámbricos mediante acoplamiento inductivo.

15.- Método según la reivindicación 11, 12 ó 13, caracterizado porque

comprende la formación de una bobina toroidal con dos bobinados con ordenaciones de

espiras idénticas, o cuasi-idénticas, entre sí.

16.- Método según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque comprende, una vez las espiras (3) están constituidas y posicionadas en las acanaladuras (2) o de

manera previa al bobinado de las mismas, fijarlas al núcleo magnético (4), y posteriormente, una vez las espiras (3) están constituidas, posicionadas y fijadas, aplicar sobre las mismas unas etapas de barnizado, y tras ello, retirar a la pieza anular (1).